Тестер за твърдост на Vickers срещу Rockwell: Основни разлики и ръководство за избор

В областта на изпитването на твърдостта на материалите методите на Викерс и Рокуел са двата най-широко използвани подхода. Всеки има различни технически характеристики и подходящи приложения; разбирането на основните им различия е основата за установяване на ефективни и точни процеси за контрол на качеството. По-долу е представено подробно сравнение въз основа на принципите на тестване, годността на материала и експлоатационните характеристики.

Метод за изследване на твърдостта по Викерс

Този метод използва квадратен-диамантен индентор с ъгъл от 136 градуса между противоположните му страни. При известна изпитвателна сила инденторът се притиска в повърхността на образеца. След задържане на товара, силата се освобождава и се измерват дължините на двата диагонала на вдлъбнатината. Стойността на твърдостта по Викерс е частното, получено чрез разделяне на приложената сила на повърхността на вдлъбнатината. Този метод по същество характеризира твърдостта чрез изчисляване на силата на единица площ на вдлъбнатината; следователно, той е независим от големината на приложената сила, което позволява да се използва същата скала за материали, вариращи от изключително меки до изключително твърди.

Метод за изпитване на твърдостта по Рокуел

Използва индентор с диамантен конус или карбидна топка. По време на изпитването първо се прилага първоначална изпитвателна сила, последвана от основната изпитвателна сила. След това основната изпитвателна сила се освобождава, като се поддържа първоначалната изпитвателна сила и се измерва остатъчното нарастване на дълбочината на вдлъбнатината под първоначалната изпитвателна сила. Стойността на твърдостта по Рокуел се изчислява от това увеличение на дълбочината с помощта на формула. Различните скали (като HRA, HRB и HRC) съответстват на различни комбинации от типове индентори и изпитвателни сили, за да поемат материали в различни диапазони на твърдост.

Сценарии, при които тестването на твърдостта по Викерс е предпочитаният избор

Тънки материали и повърхностни слоеве: като покрития с физическо отлагане на пари (PVD), покрития с химическо отлагане на пари (CVD), галванични слоеве и азотирани/карбуризирани втвърдяващи слоеве, където изключително малката вдлъбнатина позволява прецизно определяне на истинската повърхностна твърдост.

Микро{0}}компоненти или прецизни компоненти: като части за часовници, медицински устройства и електронни компоненти, където ограниченията за размера на извадката правят макро{1}}изпитването за твърдост непрактично.

Изследване и анализ на неизправности: Изисква прецизно картографиране на разпределението на твърдостта в микроскопични области на материалите или установяване на точни корелации между твърдостта и други механични свойства.

Висока{0}}твърдост или крехки материали: като керамика, циментирани карбиди и диамантени филми, при които изпитването по Рокуел може лесно да причини счупване на образеца или повреда на индентора.

Сценарии, при които тестването на твърдостта по Рокуел е предпочитаният избор

Ин-инспекция на място по време на масово производство: Бързи проверки на място или 100% инспекции между производствените стъпки, като например за зъбни колела и компоненти на вал след топлинна обработка, където резултатите се изискват в рамките на секунди.

Големи или тежки детайли: Вземането на проби чрез рязане е непрактично и масата на образеца е достатъчна, за да осигури стабилен процес на изпитване.

Рутинно тестване, чувствително към разходите и ефективността: Не е необходима сложна подготовка на проби; операторите могат да овладеят процеса с минимално обучение, а разходите за поддръжка на оборудването са относително ниски.

С развитието на високо-производствените сектори като аерокосмическата, прецизната електроника и медицинските устройства, изискванията за контрол на качеството за обработката на повърхността на материалите, микро-компонентите и интерфейсите между различни материали стават все по-строги. В тези области обхватът на приложение на метода за тестване на твърдостта по Викерс непрекъснато се разширява поради високата му прецизност, малкия размер на вдлъбнатината и нечувствителността към геометрията на образеца. В същото време, тестът за твърдост по Рокуел, с неговите предимства на висока ефективност и ниска цена, остава незаменим метод за бързо тестване в традиционни индустриални сектори като металургията на стоманата, автомобилостроенето и тежките машини. На практика много големи предприятия и професионални институции за тестване се оборудват и с двата вида оборудване, за да покрият пълния набор от нужди за тестване, от R&D до производство и от макро до микро нива.

В1: Могат ли стойностите на твърдостта по Викерс да бъдат директно преобразувани в стойности на твърдостта по Рокуел?

Тъй като двата метода се основават на различни физически принципи (площ спрямо дълбочина), въпреки че съществуват емпирични формули за преобразуване, те са приложими само за специфични диапазони на материали и включват грешки. За приложения със строги изисквания за резултати се препоръчва използването на стандартни методи за реално тестване.

В2: Защо методът на Викерс е за предпочитане при тестване на тънки листове или тънки покрития?

Вдлъбнатините по Vickers са изключително плитки (обикновено само 1/7 от дължината на диагонала) и силата на теста може да се регулира непрекъснато, като се започне от няколко грама. Това улеснява изпълнението на стандартното изискване „дълбочината на вдлъбнатината да не надвишава 1/10 от дебелината на образеца“, като по този начин се предотвратява намесата на субстрата в резултатите от теста.

В3: Могат ли и двата метода да се изпълняват на едно и също устройство?

Стандартните устройства за измерване на твърдост по Викерс и Рокуел се различават по структура и принцип и обикновено са отделни устройства. Въпреки това, някои цифрови модели от висок клас могат да извършват два или повече метода за тестване на един модул чрез промяна на индентора, регулиране на механизма за прилагане на сила и модифициране на измервателната система.

Тестерите за твърдост на Vickers и Rockwell не са просто взаимозаменяеми; по-скоро те са допълнителни избори, съобразени с различни нужди от тестване и технически спецификации. Методът на Vickers се отличава с висока прецизност и широк спектър от приложения, което го прави особено подходящ за тънки слоеве, малки части и прецизен анализ; методът на Рокуел, от друга страна, предлага ефективност и удобство като свои основни предимства, доминирайки рутинното изпитване на метали и контрола на производствения етаж. Ясното разбиране на характеристиките, размерите, размера на партидата и предназначението на вашите тестови материали е от ключово значение за вземането на разумно решение за избор.

Ако имате нужда от професионален съвет относно избора на подходящо оборудване за вашите специфични проби и сценарии на приложение, моля не се колебайте да се свържете с нас по всяко време.